《固體系統中電子糾纏態的高效製備與調控》是依託南京航空航天大學，由陳偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：固體系統中電子糾纏態的高效製備與調控
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳偉
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
量子糾纏是量子力學所預言的奇妙特性，它在量子信息和量子計算中有重要的套用。固體系統中的電子糾纏長期以來吸引著物理學界的廣泛關注，旨在實現固態大規模量子信息技術和量子計算。最近，國際上幾個實驗組相繼觀測到了超導體中處於糾纏態的庫伯對的分離，這是電子糾纏態研究的重大進展。然而要在此基礎上實現對糾纏電子對的測量和操控依舊充滿挑戰，這需要大幅提高糾纏電子對的輸出效率和可控性，並克服複雜環境所帶來的退相干效應。本項目主要研究高效率和高可控性的糾纏電子對輸出，以及易實現的電子糾纏態測量和操控方案。著重考察時間、空間、能量依賴的物理條件對糾纏態輸運和動力學的影響，進而最佳化電子糾纏態的輸出、探測和操控方案。這不僅為實現固態量子信息過程和量子計算提供了理論支持，也將加深我們對於固體中的電子糾纏這一基本物理問題的理解。
結題摘要
近十年來，凝聚態物理的最大進展之一，是拓撲材料的發現。除了在基礎物理上的重要性之外，這些材料的發現也預示著重要的潛在套用，例如低功耗電子器件，拓撲量子計算等。拓撲量子態的出現與電子糾纏密不可分，利用糾纏譜可以理解能帶拓撲性質的來源。所以拓撲材料提供了一個研究電子糾纏態及其動力學演化的理想平台。本項目著重研究了拓撲材料的輸運性質，並探索了其在電子糾纏態調控中的套用，項目執行期間取得了以下成果： (1)利用電子在二維拓撲絕緣體邊緣態中的干涉輸運，提出了邊緣態螺旋性的直接證據。因為螺旋性的存在，電子的向前跨邊散射必定伴隨著pi的自旋翻轉，而連續兩次這樣的過程，導致總的自旋旋轉角度為0或者2pi。這可以在電導的干涉振盪圖樣中顯示為pi的相位移動。 (2)近些年，能谷電子學引起了大家廣泛的興趣，因為能谷可以作為除電子自旋以外的額外自由度，為電子操控提供更多的可能性。其中，利用能谷自由度來實現電子態的糾纏，是一個十分有趣的研究課題。本項目研究了一個理想能谷電子學體系與超導體的耦合，指出了能谷過濾器會抑制Andreev反射，這對於能谷糾纏態的產生和探測都具有重要的意義。 (3)拓撲節線半金屬是近些年的熱點材料，三維體系的導帶和價帶在一維的節線上交疊。一維的節線理論上可以有很多種構型，一種有趣的情況就是兩個節線嵌套在一起，構成Hopf鏈。我們率先提出了Hopf鏈半金屬的模型，實現了兩條節線連結在一起，此工作引起了較好的反響，成為高被引論文，被很多拓撲材料的大組在後續工作中引用。 (4)拓撲節線半金屬中的鼓面態不同於拓撲絕緣體中的表面態，它並沒有那么穩定，並且由於體態是無能隙的，要對它進行探測是十分困難的。我們研究了探測拓撲節線半金屬中鼓面態的方案，提出了這種表面態會導致共振的自旋翻轉反射。我們提出了兩種實驗方案，這種共振效應可以在自旋電導和普通電導譜中表現為共振峰，因此可以提供鼓面態的直接證據。 (5)我們發現了以拓撲節線半金屬為出發點，引入相互作用和自旋軌道耦合可以誘導表面態成為表面陳絕緣體。表面陳絕緣體由非零的陳數刻畫，並會產生手征邊緣態，在三維的體系中，表現為手征的沿著體材料的棱傳播的邊緣態。
